飞盘的飞行由升力和阻力决定。一旦在空中飞行,圆盘上的旋转就会提供悬停重力所需的陀螺稳定性。投掷臂的生物力学决定了飞行的优雅程度。通过使用一个臂而不是两个臂来产生正确的扭矩来实现完美的发射角度。
如果你曾经玩过飞盘游戏,你就会知道用一只手投掷的飞盘比用双手投掷的飞盘走得更远!让我们尝试更好地了解所涉及的物理力学,以便下次您吊索圆盘时获得完美的投掷!
飞盘结构设计
飞盘是一种横截面形状的翼型,可减少阻力并增加设备上的升力以使其飞行。
翼型在流体(例如空气或水)中的流动以产生反应的结构。例如,飞机、鱼的身体和鸟类的翅膀都是翼型的类型。
翼型设计有助于飞盘在流体(空气)中机动。此外,圆盘上的旋转为精度和位置赋予陀螺稳定性。
飞盘上的轮辋在与空气接触时会增加翼型的曲率,从而在圆盘顶部和底部之间产生压差。大多数飞盘的表面都有脊,这会在气流内产生湍流,帮助它们飞得更远。
使飞盘能够滑翔的物理学概念是空气动力升力和陀螺稳定性。
空气动力
作用在任何飞盘上的两个反作用力是升力和阻力。飞盘成功飞行的第三个因素是发射角度。
一个升力是对抗飞盘重量并将圆盘保持在空中的力。由于飞盘的曲率,空气在上表面的速度较高,在下表面较低。
伯努利原理指出,当流体的速度增加时,其压力降低。因此,圆盘顶部承受较低的压力,而底部承受较高的压力。该压差为圆盘提供升力。
拖曳力是由固体与流体(例如液体或气体)相互作用引起的阻力。它垂直于升力作用,减慢圆盘在空中的运动。
发射角度,飞盘投掷的角度会影响升力、阻力和湍流。
陀螺稳定性
飞盘的旋转对其飞行至关重要。没有任何旋转,飞盘只会飘落到地上。物体旋转得越快,其角速度就越大,从而将物体稳定在该特定位置。
飞盘的飞行在夹住它的手中
飞盘的飞行放在手腕上。手腕的轻弹为圆盘提供必要的升力、旋转和湍流,使其可以直线飞得很远。
什么是扭矩?
扭矩等同于力,但在旋转轴上移动。我们在旋转轴上扔飞盘,而不是线性轴。为了提供从握住飞盘的前臂施加的力,在旋转轴上使用肘部。在此过程中,施加的力转换为扭矩。
扭矩 = 力 x 长度
投掷的生物力学
人体的力学通过扭矩而不是线性力为飞盘提供速度。通过在锚点处旋转物体以产生高旋转加速度来产生高速。
一只手胜过两只手
单手投掷飞盘有很多优点,投掷的动量越高,飞盘行进的距离就越大。人体通过扭矩而不是线性力提供最快的速度。为了获得更高的扭矩,车身必须旋转到锚点。单手投掷可以有效利用一个人的全身力量,因为它会产生更高的扭矩,从而产生更大的旋转加速度。所有这些因素都表明在投掷飞盘时使用一只手。
当我们用两只手扔飞盘时,飞盘上的合力小于我们只用一只手投掷时施加的力!
翼展增加扭矩
翼展是个人手臂与地面平行于地面的从一端到另一端的长度,与肩高成 90° 角。翼展在所有运动中都发挥着重要作用,从棒球和板球到飞盘和飞镖。
当我们用一只手扔飞盘时,由于翼展更大,扭矩更高。扭矩越大,角加速度越高。但是,当您使用两只手时,翼展会减小,因此扭矩会降低。
如果两个臂长不同的玩家以相同的力投掷飞盘,则手臂较长的玩家将产生更大的扭矩和更大的角加速度,因此将实现更大的距离。
飞盘是一种行为类似于飞机的翼型。圆盘的设计、空气动力、陀螺力都驱动飞盘对抗重力。发射角度对飞盘的飞行也至关重要。当用一只手而不是双手投掷时,圆盘可以滑行很长的距离。产生的扭矩取决于人的翼展,当用一只手臂而不是双臂抛出圆盘时,翼展更大。所以,下次你和你的朋友一起建议玩飞盘游戏时,只要记住这项运动中涉及的物理学量子!
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